Reduktionism och andra ismer

Publicerat i Folkvett nr 4/2009.

Reduktionismen är långtifrån död, hävdar Hanno Essén, som är teoretisk fysiker vid KTH och ordförande i Vetenskap och Folkbildning.

Det finns många ismer. Oftast är de politiska eller filosofiska tankesystem som befunnits vara värda en koncis etikett. Några av dessa etiketter är starkt negativt laddade, till exempel rasism och fascism. En del uppfattas som mest positiva. Dit hör humanism och idealism. Skepticism är väl positivt i en del kretsar. Ganska vanligt är att man etiketterar något som en ism i akt och mening att avfärda och misstänkliggöra. Typiska exempel är scientism och biologism. Gemensamt för alla dessa ord är att det de står för är vagt definierat och diffust. Ofta har olika personer helt olika uppfattningar om värdet och valören hos det som bär någon av dessa etiketter.

Reduktionism är ett fult ord i vissa kretsar. Postmodernister och andra belackare skulle gärna se den död. Per Sandin skrev i Folkvett (1999:1, s. 7): ”Idag är ’positivist’ närmast ett skällsord. Och tanken på enhetsvetenskap frammanar ett annat invektiv: reduktionism.” De flesta forskare jag känner, om de alls bryr sig, uppfattar inte reduktionist som invektiv, utan tvärtom. Den kände fysikaliska kemisten och Oxfordprofessorn Peter Atkins skriver i förordet till en av sina böcker: ”This is an essay in extreme reductionism and militant rationalism.”1 Vad står då detta ord för och varför väcker det så olika känslor?

Innan en definition kan säga något måste några bakgrundsbegrepp belysas. I grunden handlar det om naturvetenskapen: dess ideal, dess arbetsmetoder och dess teoribildning. Läser man i fackböcker och uppslagsböcker som behandlar detta område får man en del olika definitioner. Naturvetare, speciellt fysiker, med intresse för ämnets historia slås av att åtminstone vissa av dessa definitioner verkar stå för allt som gjort den moderna naturvetenskapen framgångsrik. Alla stora intellektuella framsteg, och många praktiska, har varit reduktionistiska segrar.

Mot den bakgrunden kan oviljan mot reduktionism uppfattas som vetenskapsförakt och avundsjuka från mindre framgångsrika discipliner. Dock finns i den moderna debatten en del kända forskare som har blivit skeptiska till reduktionismen som metod för fortsatta framsteg.2 De menar att det reduktionistiska programmet nu har nått vägs ände. Inte minst av detta skäl kan det vara värt att försöka bena ut begreppen för att eventuellt minska den rådande begreppsförvirringen.

VAD ÄR EN TEORI?

En teori inom naturvetenskapen är en uppsättning begrepp och lagar, eller regler, som hänger ihop logiskt och med vars hjälp man kan göra förutsägelser om verkligheten. Resultatet av observationer och experiment kan kontrolleras mot teorin och antingen bekräfta den eller falsifiera den. Utan någon form av teori får lösryckta och godtyckliga fakta lätt karaktären av en frimärkssamling. Ordet teoretisk används ibland lite nedsättande som motsatsen till något praktiskt och användbart. I själva verket är det ju så att ingenting är så praktiskt användbart som en bra teori – bara man faktiskt förstår den. Det som gör att somliga skyggar för det teoretiska är att många av naturvetenskapens teorier har matematisk form. Matematiken fungerar här som en formell, precis, och koncis utvidgning av vardagsspråket och den är helt avgörande inom de så kallade exakta naturvetenskaperna.3

De som lider av den beklagligt nog alltför vanliga totala matematikignoransen kan tyvärr heller inte ana, eller på djupet uppleva, kraften i verkligt effektiv teori. Omvänt lider vi som ägnar oss åt teoretisk vetenskap och olika former av tillämpad matematik ofta av en viss vanmakt, ja, nästan själens obotliga ensamhet, när vi vill kommunicera våra resultat och insikter. Här ställs C. P. Snows tankar om de två kulturerna verkligen på sin spets. Skiljelinjen går inte mellan naturvetenskap och humanvetenskap utan mellan det abstrakta, logiska, kvantitativa och det som låter sig göras med ett informellt vardagsspråk. Icke desto mindre måste man försöka och denna text är ännu ett sådant försök.4

ATOMER

Ett bra exempel på att en teori inte nödvändigtvis kräver avancerad matematik är atomteorin inom kemin. Enligt denna består allting av ett antal olika typer av oföränderliga atomer. Materia som bara består av en typ av atom kallas för ett grundämne, och varje grundämne har sin atomtyp. Det finns 91 naturligt förekommande stabila grundämnen. Atomerna kan slå ihop sig enligt vissa regler och bilda karaktäristiska sammanbundna enheter som kallas molekyler. Ett rent kemiskt ämne, som inte är ett grundämne, består av en unik typ av molekyl. Denna atomteori framskymtade redan under antiken som en hypotes men kom att bli empiriskt bevisad först en bit in på 1800-talet. Men det dröjde ända fram till slutet av 1920-talet innan man förstod precis hur allt hänger ihop med atomkärnor, elektroner, atomer och molekyler. Vägen dit krävde många decenniers tålmodiga, noggranna, kvantitativa experiment och beräkningar, men också spektakulära och fantasifulla teoretiska genombrott.

Om man har förstått och anammat atomteorin inser man genast att den har en mängd praktiska konsekvenser. Till exempel är det meningslöst att försöka göra guld med kemiska metoder, eftersom guld är ett grundämne och varken kan skapas eller förstöras genom kemiska reaktioner. På samma sätt kan det vara med de mera matematiskt formulerade teorierna. Den som förstått dem kan snabbt och enkelt skilja det som är möjligt från det som är omöjligt. Om det möjliga kan teorin ofta svara på den avgörande frågan: hur mycket? Teorier om verkligheten har dock alltid begränsade giltighetsområden och är korrekta endast för fenomen som faller inom dessa. Numera kan man dock säga att den kända verkligheten täcks in bra av väl fungerande teorier. Till exempel skriver biologen E.O. Wilson, ”Så bergfast bygger biologins discipliner på darwinsk evolution att det idag är meningsfullt att erkänna den som en av de två lagar (eller universella principer, om så önskas) som styr vår förståelse av livet. Den första lagen är att alla element och processer som definierar levande organismer i sista hand lyder fysikens och kemins lagar”.5 Detta skall naturligtvis inte tolkas som att vi har fullständig kontroll. Teknologiska tillämpningar begränsas av sådant som komplexitet, kvantitet och ofrånkomlig osäkerhet.

TVÅ DEFINITIONER AV REDUKTIONISM

Begreppet reduktionism har ett antal olika men besläktade definitioner. Belackarna sammanfattar ofta begreppet som att det säger att helheten är summan av delarna. Denna lösa och oprecisa användning av det matematiska begreppet summa antyder genast att man har att göra med matematikfobiker. Tyvärr hittar man denna olyckliga formulering i webbencyklopedin Wikipedias artikel om reduktionism. De mest seriösa definitionerna, som diskuteras nedan, har jag hittat i ordlistan (Glossary) i en bok av filosoferna Martin Curd & J. A. Cover.6

En normalt pålitlig källa är Nationalencyklopedin. Där sägs att reduktionism är åsikten att en viss vetenskaplig teori kan översättas till, eller härledas från, en annan mera fundamental teori. För att detta skall säga något måste man då först veta hur man klassar teorier som mer eller mindre fundamentala. Man kommer då in på en viktig aspekt på teorier – nämligen begreppsekonomi. De mest fundamentala teorierna är de som opererar med det minsta antalet grundläggande begrepp och lagar. Ur en sådan fundamental teori kan det vara nödvändigt att konstruera mera detaljerade sammansatta hjälpbegrepp med inskränkt giltighetsområde för att kunna tillämpa den praktiskt på tingen.

Som exempel kan man börja med en teori om atomer som rör sig enligt newtonsk mekanik. Raskt inser man då att nästan allt man har att göra med innehåller så enormt många atomer att det inte säger något att försöka räkna på hur alla rör sig enligt mekanikens lagar. I stället tar man till statistiska metoder och kan på så sätt komma till makroskopiska begrepp som tryck och temperatur. Mekaniken är då en fundamentalare teori ur vilken termodynamiken kan fås fram. Termodynamik kan reduceras till statistisk mekanik. Denna definition av reduktionism kan man kalla strävan efter teorireduktion.

Här kommer man osökt in på en annan, och ganska utbredd, definition av reduktionism. Enligt denna går ett reduktionistiskt forskningsprogram ut på att förstå komplexa system genom att identifiera delar eller komponenter som det består av. Sedan kan man undersöka vilka lagar som styr hur delarna umgås, eller interagerar, med varandra. För det allra mesta är ju delarna rent fysiskt mindre än systemet självt och det reduktionistiska programmet kan då enklast sammanfattas som en jakt mot mindre och mindre längdskalor. Denna typ av reduktionism kanske kan kallas atomism eller beståndsdelsreduktionism.

SLÄKTSKAP

Vi har alltså åtminstone två definitioner av reduktionism. Den ena handlar om att åstadkomma begreppsekonomi genom teorireduktion, och hierarkier av allt mera fundamentala teorier. Slutmålet är en koncis och slutgiltig teori om allt. Den andra handlar om alltings mindre, och oftast enklare, beståndsdelar. Allting är sammansatt av delar som växelverkar med varandra. För att förstå och behärska alla dessa sammansatta ting måste delarnas egenskaper noggrant studeras och kartläggas. När detta har lyckats blir helhetens egenskaper en matematisk konsekvens av delarnas växelverkan. Någon enkel summering handlar det sällan om.

Nu frågar man sig om dessa två definitioner hänger ihop. Går de egentligen ut på samma sak? Det beror på hur man uppfattar detta med delar. Om de nödvändigtvis har att göra med fysisk storlek kan de två definitionerna inte fås att överensstämma. Till exempel är ju tid och rum fundamentala och avgörande begrepp inom flera av fysikens teorier. Däremot är de ju inte alls små. Det är bara om man tar tid och rum för givna som det kan vara fundamentalare att gå till små längdskalor. Åtminstone så länge man sysslar med klassisk fysik. I kvantmekaniken har man insett att ju mindre storlekar man mäter, desto högre energier eller hastigheter krävs. Samtidigt som man går mot extremt små längder åker man iväg mot väldiga energier. Frågan är då om man faktiskt är på väg till något mera fundamentalt eller bara mot något nytt och annorlunda.

Bägge definitionerna kan sägas bottna i en strävan efter förenkling. Färre begrepp och teorier är ju enklare att hålla reda på. Från början hoppades man också att materiens minsta beståndsdelar skulle visa sig lyda enkla lagar; att det skulle finnas odelbara atomer. Denna förhoppning har dock kommit på skam. Även de minsta elementarpartiklar man känner, kvarkarna, rör sig enligt oerhört komplexa ekvationer.

ALTERNATIV TILL REDUKTIONISM

Om fysikerna i sin grundforskning inte skall försöka hitta djupare teorier, eller söka materiens minsta beståndsdelar, vad skall de då göra? Finns det några alternativ till reduktionism? Det finns två ismer som gör anspråk på att vara sådana alternativ: holism och emergens.

Ordet holism kan väl närmast översättas med helhetssyn. Ett vackert ord som väcker behagliga känslor av att slippa befatta sig med tröttande detaljer. Att bara betrakta en helhet är ju, som de flesta förstår, oftast inte särskilt fruktbart. Till exempel kan man ju se på en bil som ett redskap man använder för att ta sig från en plats till en annan, ett fortskaffningsmedel. Detta är kanske helhetssyn. Skulle det uppstå något problem med bilens funktion så måste man dock ofrånkomligen göra en felsökning, och den kräver kunskap om bilens delar, och hur de samverkar. Helhetssynen ger i detta fall ingenting av värde. Men man kan kanske tänka sig andra former av helhetssyn som är fruktbarare. Ord som överblick, struktur eller systemtänkande kan kanske beskriva dem.

Just dessa saker är ju dock precis det som reduktionism enligt den första definitionen, teorireduktion, eftersträvar. Anledningen till att man vill hitta teorier som beskriver mer med färre begrepp är just att man vill få överblick och djupare insikt i verklighetens struktur. Man vill helt enkelt komma till ett mera holistiskt synsätt, om man så vill. Sett ur denna synvinkel är holism inget alternativ till reduktionism utan, tvärtom, ett möjligt resultat av allt bättre och mera grundläggande teoretisk förståelse.

EMERGENS

Det andra alternativet till reduktionism som jag stött på är emergens. Det engelska ordet emerge står för ”framspringa, träda i dagen, uppstå, framträda”. I fysiksammanhang tänker man mest på hur helt nya egenskaper kan framträda hos system av ganska enkla beståndsdelar. Exempelvis kan även substanser som består av enkla molekyler, beroende på tryck och temperatur, uppvisa förvånande övergångar mellan helt olika egenskaper. Dessa övergångar kallas fasövergångar och de mest välkända är övergångarna mellan fast och flytande form, och mellan vätskeoch gasform.

Jag har väldigt svårt att se att detta skulle vara något alternativ till reduktionism. Själva kärnan i den andra reduktionismdefinitionen, den om att söka de mindre beståndsdelarna, är ju just att förstå emergenta fenomen. Man söker efter de minsta beståndsdelarna, och deras växelverkningar, just för att kunna förutsäga hur och varför vissa egenskaper framspringer när de är många tillsammans. Säg att en makroskopisk materiemängd vid en fasövergång får någon ny spännande egenskap, det kan till exempel vara ferromagnetism. Då vill reduktionisten försöka förstå varför detta händer genom att studera de partiklar systemet består av. Gör man det kan man, i en del fall, visa matematiskt att när det blir väldigt många partiklar som ligger tillräckligt tätt, så blir de flesta små partiklarnas magnetfält riktade åt samma håll, och ett makroskopiskt magnetfält uppstår. Gör man det inte kan man studera magnetism som ett emergent makroskopiskt fenomen, men måste avstå från en atomär förklaring. Därmed tappar man möjligheten att konstruera nya liknande material, vilket man kanske skulle kunna om man förstod den mikroskopiska mekanismen.

SLUTORD

Reduktionism är inte någon lära eller något tankesystem som forskare slentrianmässigt sitter fast i och som hindrar dem att komma vidare. Ordet beskriver i stället två viktiga teman i naturvetenskapens utveckling sådan den sett ut hittills: begrepps- eller teorireduktion och jakten mot allt mindre beståndsdelar för att förstå hur de bygger upp världen genom sin växelverkan. Bägge teman har varit exempellöst framgångsrika och det är svårt att förstå att ordet i vissa kretsar blivit ett skällsord. Det är möjligt att bägge dessa utvecklingslinjer nu börjar nå vägs ände. Det är ju till exempel knappast möjligt att bygga avsevärt större partikelacceleratorer än de som finns idag, men jag tror att detta är en ganska fantasilös syn på naturvetenskapen. Dels kan utvecklingen ta nya och oväntade vägar. Observationer som kräver mörk materia och mörk energi i kosmologin väntar fortfarande på sin förklaring. Dels är vår förståelse av saker som magnetism, supraledning och plasmor fortfarande ofullständiga. Reduktionismen är inte död.

NOTER

  1. P. W. Atkins, The Creation, W. H. Freeman & Co, Oxford, 1981.
  2. Några namn som ofta nämns är Ilya Prigogine och David Bohm. På senare år har nobelpristagaren i fysik Robert B. Laughlin drivit tesen, speciellt i boken A Different Universe: Reinventing Physics from the Bottom Down (Basic Books, New York, 2005).
  3. När man läser filosofi vid universiteten får man lära sig satslogik och predikatlogik, ett slags formaliserade språk som preciserar vardagsspråkets logiska mönster. De kan sägas representera vad som för många är felande länkar mellan vanligt språk och matematik. De är nära knutna till mängdläran.
  4. Den som vill bekanta sig med ett verkligt grandiost försök att presentera en matematisk reduktionistisk helhetsbild av verkligheten rekommenderas att läsa Roger Penroses The Road to Reality: A Complete Guide to the Laws of the Universe ( Jonathan Cape, London, 2004).
  5. I förordet till boken Evolution: The First Four Billion Years (Belknap Harvard, Cambridge, Massachusetts, 2009) redigerad av M. Ruse och J. Travis.
  6. M. Curd & J. A. Cover (red.), Philosophy of Science: The Central Issues (W. W. Norton & Company, New York, 1998).